Текст книги "Большой космический клуб. Часть 2"
Автор книги: Игорь Афанасьев
Соавторы: Александр Лавренов
сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 9 страниц) [доступный отрывок для чтения: 4 страниц]
Старый свет: поиск «третьего пути»
После потрясений Второй мировой войны страны Западной Европы «зализывали раны» и, по мере сил, пытались противодействовать демонтажу прежнего (колониального) порядка, который обеспечивал им благоденствие в недавнем прошлом.
…«Космическая гонка», внезапно возникнув и стремительно прогрессируя, волей-неволей заставила правительства главных держав Старого света определиться с «национальным космосом».
В ноябре 1958 г. Соединенные Штаты предложили иностранным ученым устанавливать их научную аппаратуру на борту американских спутников. И даже соглашались на запуск КА других стран своими ракетами – на определенных условиях и с ограничениями, разумеется. С точки зрения Белого дома, это сулило весомые политические дивиденды, позволяло быть в курсе новейших идей и разработок, а кроме всего прочего – держать в узде не слишком покладистых младших партнеров по «свободному миру».
Подобное зависимое положение для недавних мировых лидеров оказалось неприемлемым. «Владычица морей» Великобритания на излете своих имперских устремлений инициировала программу общеевропейской «космической» кооперации для формирования третьей (после СССР и США) «дороги на орбиту». Эту идею с воодушевлением приняли европейские научные круги, их молчаливо поддерживали военные и промышленность.
Несмотря на последующее самоустранение Англии от роли лидера (как представляется, не без влияния США), «общеевропейский флаг» оказался чрезвычайно удобным для политкорректного оформления научно-инженерных амбиций ведущих государств Старого света, в первую очередь, Франции и Германии.
«Вперед, Британия!
История создания английского космического носителя началась в 1955 г., когда Лондон решился на чрезвычайно дорогой и амбициозный проект тяжелой баллистической ракеты среднего радиуса действия Blue Streak[1]1
«Голубая полоса»; названа так по аналогии с «Тонкой голубой линией» (Thin Blue Line) – условным обозначением английской системы ПВО периода Второй мировой войны, которая фактически спасла страну от разрушения гитлеровской авиацией во время «Битвы за Британию».
[Закрыть], практически не имея опыта работ в этой области (если не считать трех запусков трофейных V-2 в рамках «Операции Backfire» сразу после окончания Второй мировой войны).
В качестве промежуточного этапа на пути к БРСД рассматривался «Черный рыцарь» (Black Knight) – первая крупная чисто английская баллистическая ракета на жидком топливе. Она была спроектирована Королевским авиационным исследовательским институтом RAE (Royal Aircraft Establishment, пригород Лондона – Фарнборо) специально для исследований движения в атмосфере боеголовок Blue Streak. Ракета оснащалась двигателем Gamma Мк.201 фирмы Bristol Siddley тягой около 7240 кгс на уровне моря, замененным в дальнейшем на модификацию Мк.301 тягой около 10900 кгс. ЖРД – четырехкамерный, с турбонасосной подачей компонентов топлива (окислитель – концентрированная перекись водорода[2]2
Есть основания полагать, что перекись водорода, которая в период Второй мировой войны использовалась немцами в двигателях ракетных самолетов и скоростных подводных лодок и была освоена в Великобритании, представлялась многообещающим «универсальным» топливом для перспективных английских ракет, самолетов и подводных лодок.
[Закрыть], горючее – керосин).
Комбинация компонентов, примененная англичанами, по энергетике уступала лучшим высококипящим топливам (например, типа «гидразин + четырехокись азота»), но имела по сравнению с ними следующие преимущества:
– меньшую температуру горения, что повышало надежность двигателя;
– пониженное давление паров окислителя, что позволяло применять более легкие баки;
– увеличенную плотность, что давало возможность уменьшить объем топливных баков и тем самым дополнительно облегчить их;
– более высокое массовое отношение (примерно 8,2:1) окислителя к горючему в смеси, что позволяло снизить влияние нерасчетного расхода топлива на энергетические характеристики ЖРД;
– меньшая химическая агрессивность упрощала выбор материалов;
– газообразные продукты разложения окислителя использовались для вращения турбины ТНА.
Подготовка к пуску одноступенчатого варианта ракеты Black Knight (Фото из архива Николаса Хилла (www.spaceuk.org))
Ракета управлялась гироскопическим автопилотом «постоянного курса» за счет отклонения камер сгорания в кардановых подвесах. Четыре стабилизатора служили для повышения аэродинамической устойчивости на начальном участке полета, снижая потребный угол отклонения камер ЖРД.
Пуски предполагалось проводить с испытательного полигона Вумера (Южная Австралия). Строительство полигона в пустыне, начатое в 1946 г., обошлось Великобритании и Австралии в 200 млн ф. ст.
Было осуществлено пять пусков Black Knight в одноступенчатом варианте. Для достижения расчетной скорости входа боеголовки в атмосферу предусматривалось дополнение ракеты второй ступенью на базе твердотопливного ускорителя Cuckoo («Кукушка») от высотной ракеты Skylark («Жаворонок»).
Вторая ступень монтировалась на «Черном рыцаре» в перевернутом положении, при этом боеголовка входила внутрь приборного отсека первой ступени. Отделение второй ступени (после прекращения работы ЖРД первой) происходило на восходящей ветви траектории, на высоте около 110 км. Ступень стабилизировалась вращением с частотой 150 об/мин посредством сопел в головном обтекателе, где располагался баллон со сжатым газом. Сопла, наклоненные «назад» под углом 45°, способствовали уводу второй ступени и предотвращению ее соударения с первой ступенью.
Схема двухступенчатой ракеты Black Knight: 1 – бак со сжатым газом системы отделения и закрутки второй ступени; 2 – РДТТ Cuckoo второй ступени; 3 – разрывные болты; 4 – макет головной части; 5 – переходник-обтекатель; 6 – отсек автопилота; 7 – бак горючего (керосин); 8 – межбаковый отсек; 9 – гаргрот, закрывающий кабели; 10 – детонатор системы аварийного прекращения полета; 11 – бак окислителя (перекись водорода); 12 – отсек маршевой двигательной установки; 13 – аэродинамические стабилизаторы; 14 – блок передатчика; 15 – лампы-трассеры
Обычно при экспериментальных пусках вторая ступень снижалась свободно до высоты 112 км, и здесь включался ее двигатель. На высоте 65 км боеголовка отделялась от пустой ступени и падала в заданном районе, удаленном на ~100 км от стартовой площадки.
Записывающее устройство, установленное в боеголовке, регистрировало на магнитной ленте ее поведение вплоть до соприкосновения с землей. Лента заключалась в спасаемую бронированную кассету, способную пережить жесткое приземление.
Поскольку рассеивание точек падения при управлении от автопилота «постоянного курса» оказалось чрезмерным, была разработана простая радиокомандная система управления, обеспечивающая движение Black Knignt по радиолучу, направленному по заданному азимуту и под нужным углом возвышения. Никакого сигнала об отсечке ЖРД радиокомандная система не подавала, и топливо в баках ракеты вырабатывалось полностью.
Метод, примененный англичанами на Black Knight, ограничил максимальную высоту подъема ракеты -600 км, снизив тем самым разброс точек падения и одновременно обеспечив получение высокой (более 4,5 км/с) скорости входа боеголовок в атмосферу.
Программа Black Knight оказалась для своего времени достаточно удачной (15 из 22 полетов двухступенчатой ракеты были полностью успешными, остальные – частично успешными или аварийными). Учитывая, что каждый запуск стоил «всего» 41 тыс ф. ст., ее можно считать вполне многообещающим дебютом британских ракетчиков.
Следует отметить, что при пусках Black Knight исследовались – часто совместно с США – возможности сопровождения боеголовок ракет при движении их в атмосфере. Важнейшим результатом экспериментов стало то, что в Лондоне решили не разрабатывать собственную систему противоракетной обороны (ПРО), но предпринять меры, чтобы британские боеголовки были трудной задачей для перехвата.
На стартовом столе – двухступенчатый вариант ракеты Black Knight (Фото из архива Николаса Хилла (www.spaceuk.org))
БРСД Blue Streak проектировалась фирмами DeHavilland, Rolls-Royce и Sperry с широким заимствованием опыта компании General Dynamics (США) по МБР Atlas. Ракета имела «атласовский» диаметр 3,05 м и длину (без боеголовки) 18,75 м. Бак окислителя вмещал 60,8 т жидкого кислорода; расположенный ниже бак горючего – 26,3 т керосина. Топливный отсек разделялся совмещенным днищем. Бак окислителя наддувался за счет газификации жидкого кислорода, а бак горючего – жидкого азота. Жесткость баков, изготовленных из тонкой (менее 0,5 мм) нержавеющей стали, обеспечивалась за счет повышенного внутреннего давления.
Упрощенный вариант двигателя S-3 американской БРСД Jupiter лег в основу британского варианта RZ-2, освоенного фирмой Rolls-Royce по лицензии Rocketdyne. Два RZ-2 монтировались в кардановом подвесе и могли отклоняться в двух плоскостях, обеспечивая управление ракетой по трем осям.
Одной из слабых сторон Blue Streak как системы оружия была ее громоздкость, другой – использование криогенного компонента (жидкого кислорода). Расчеты показывали, что даже при шахтном базировании БРСД потенциальный противник будет в состоянии подавить все английские пусковые установки путем массированной ядерной атаки. В этой связи вооруженные силы Великобритании отказались от применения Blue Streak и переориентировались на американскую ракету морского базирования Polaris.
Когда Blue Streak была отменена как оружие (13 апреля 1960 г.), министр обороны Гарольд Уоткинсон (Harold Watkinson) объявил, что «проект будет продолжен как ракета-носитель спутников».
К тому времени на Blue Streak уже было израсходовано 65 млн ф. ст., и дальнейшая разработка ее «гражданского» варианта требовала примерно такой же суммы. На создание научной аппаратуры для ИСЗ нужно было затратить еще ~20 млн ф. ст. Кроме того, требовалось содержать Центр испытаний ракетных двигателей в Спейдедаме (Камберленд); обеспечить переброску ракет, оборудования и специалистов в Австралию; расширить ракетный полигон Вумера для вывода ИСЗ на полярные орбиты и запуска их в северо-восточном направлении вместо запуска по существующему коридору в северо-западном направлении. Необходимо было также построить новые станции сопровождения и приема телеметрии в Австралии и странах Содружества.
Blue Streak (Рисунок Flight International)
Увы, для стремительно дряхлеющей Британской империи цена «престижного космоса» выглядела чрезмерной.
Популярной становится линия Казначейства, сформулированная следующим образом:
◆ Необходимо, чтобы РН имела ценность с точки зрения британских ученых и принесла технический опыт выведения спутников на орбиту и управления ими, а также дала возможность проверить спутники и их компоненты в среде реального космоса. Но какие спутники Великобритания собирается запускать? И для чего? Не принято никаких решений по программе разработки спутника связи. Не заявлено никаких требований к спутникам со стороны британских военных. Это говорит о том, что никаких подобных потребностей не возникло…
◆ Предполагается, что обладание небольшой РН даст нам возможность «лучше конкурировать за контракты на космические проекты». Однако перспективы экспорта в космической области представляются весьма незначительными…
Запомним эту фразу. Она дорого будет стоить Великобритании: из потенциального лидера мировой космической экспансии страна сползет в аутсайдеры «ракетно-космического клуба»…
Стремление «оживить» вялую национальную политику в космической области стимулировало поиск новых идей, в которых прямое государственное участие и управление могло бы замещаться чем-то альтернативным. В этой связи показательна активная деятельность «Британского межпланетного общества» BIS (British Interplanetary Society), к тому времени уже проявившего себя дееспособной в научно-техническом плане и уважаемой в мире организацией.
Более чем за год до прекращения работ по Blue Streak общество развернуло кампанию за осуществление разработки ракеты-носителя спутников параллельно с созданием боевых баллистических ракет. Против BIS в декабре 1959 г. выступил консультативный Совет по научной политике, объявив «нерациональным» принятие Великобританией собственной программы космических исследований. Совет предложил, чтобы английские ученые «участвовали в космических исследованиях в порядке международного сотрудничества». Он одобрил соглашение, по которому национальные университеты привлекались к разработке проекта англо-американского ИСЗ. Совет полагал, что запланированные на эти цели ассигнования (100–200 тыс ф. ст.) «вполне достаточны, если их сравнивать с другими исследовательскими работами такой же значимости».
Отметим: из 14 виднейших ученых Совета ни один не был авторитетом в области космонавтики. Поэтому не приходится удивляться, что Совет игнорировал важные выводы BIS, а именно: перспективность практического применения спутников для дальней связи, метеорологии, навигации и дистанционного зондирования Земли.
Компоновка двигательного отсека ракеты Blue Streak
В связи с отсутствием официальных правительственных рекомендаций и неблагоприятным докладом Совета по научной политике BIS создает собственный комитет для разработки программы исследований космического пространства, организует и проводит симпозиум стран Британского содружества наций по проблемам космических полетов (август 1959 г.).
24 февраля 1960 г. представители BIS вручили премьер-министру Великобритании меморандум, требующий от правительства принятия развернутой программы космических исследований. В документе указывалось, что освоение космического пространства не ограничивается проведением лишь научных экспериментов; оно имеет большую практическую ценность и, несомненно, отразится на состоянии и перспективах развития высокотехнологичных отраслей промышленности. Подчеркивалось, что если Англия не примет участия в освоении космического пространства, она окажется позади США и СССР в новых прикладных областях науки и техники, таких как электроника, автоматическая навигация, дальняя связь, криогеника, гиперзвуковая авиация, ракетостроение и пр.
В то же время было ясно, что Англия не может соревноваться с США и СССР по масштабам развертывания работ и материальным затратам. Исходя из этих предпосылок, общество (BIS) предложило правительству изыскать «политические» (!) способы сотрудничества со странами Британского содружества наций и европейскими государствами, совместно с которыми можно было бы создать «третью силу» в деле освоения космического пространства.
Сравнение одноступенчатой высотной ракеты Black Knight с предлагаемым спутниковым носителем Black Prince
В меморандуме BIS был представлен следующий перечень мероприятий, который мог бы стать основой перспективной пятилетней программы:
1. Создание (на базе модифицированных ракет Blue Streak и Black night) РН для запуска ИСЗ. Кроме этого, необходимо расширить бъем проводимых работ по слежению за спутниками и анализу параметров их орбит, а также приложить усилия по использованию американских ракет Scout для запуска ИСЗ с научной аппаратурой английских ученых.
2. Разработка более мощных и совершенных второй и третьей ступеней для модифицированной ракеты Blue Streak, что позволило бы, по крайней мере, удвоить полезный груз носителя.
3. Всестороннее изучение возможности создания спутников связи, включая рассмотрение перспектив их гражданского и военного применения.
4. Разработка аппаратуры и методов осуществления связи, телеметрии и навигации в космическом пространстве и обеспечение этой аппаратуры автономными источниками энергии.
5. Осуществление постепенно расширяющейся программы разработки гиперзвуковых аппаратов для решения проблемы управляемого входа КА в атмосферу.
6. Выполнение небольшой программы по вопросам космической медицины.
7. Осуществление долгосрочной (5-10 лет) программы научно-исследовательских работ в области создания новых ракетных двигателей – ядерных и электрических (ионных и плазменных), а также изучение возможности создания синтетических метастабильных топлив высокой энергии, основанных на использовании атомарных частиц, и т. п.
Исходя из предположения, что работы над ракетой Blue Streak будут продолжены с целью применения ее в качестве первой ступени РН, было предложено довести ежегодные ассигнования на эти работы в течение последующих пяти лет до 20 млн ф. ст. и сохранить такой уровень расходов в дальнейшем[3]3
После отказа от этой ракеты в роли БРСД фирмы-разработчики продолжали работы в замедленном темпе с расчетом, что если правительство примет решение использовать ее в качестве РН, то можно будет начать испытания без задержки. В результате, к концу 1961 г. Blue Streak в варианте первой ступени РН была подготовлена к первому пуску.
[Закрыть].
Согласно оценке, проведенной институтом RAE, носитель на базе ракет Blue Streak (первая ступень) и Black Knight (верхние ступени) мог вывести:
– ПГ массой 800 кг на круговую орбиту высотой 550 км;
– 180–225 кг на эллиптическую орбиту с апогеем 12,9 тыс км и перигеем 480 км;
– 90 кг на вытянутую эллиптическую орбиту с апогеем 160 тыс км и перигеем 480 км.
Для выполнения намеченной программы требовалось привлечь дополнительно около 1000 дипломированных научных работников и инженеров, а также вспомогательный технический персонал.
Совместная европейская программа изучения космического пространства могла бы включать следующие мероприятия:
1. Проведение координированных научно-исследовательских работ в соответствующих учреждениях стран-участниц.
2. Изготовление отдельных узлов и сборку ракет на различных европейских заводах.
3. Совместное использование испытательных центров и ракетных полигонов.
4. Разделение общей программы на небольшое количество самостоятельных проектов, каждый из которых закреплялся за одним из европейских исследовательских центров, причем в эти национальные центры привлекались бы ученые других стран.
5. Создание Совета директоров из представителей всех участвующих стран, а также исследовательских центров, осуществляющих разработку отдельных проектов, для руководства (координации) совместной европейской программой.
Правительство с вниманием отнеслось к предложениям BIS, поскольку такой подход открывал для Великобритании независимый путь в космос во главе коалиции государств – излюбленный прием английской политики на протяжении веков! Министр авиации Питер Торникрофт (Peter Thorneycroft) посетил Австралию, Канаду и Францию, и уже в ноябре 1960 г. группа французских технических специалистов прибыла в Англию для ознакомления с состоянием работ по Blue Streak. Спустя месяц, во время обсуждения в парламенте вопроса о спутниках связи, парламентский секретарь министра авиации заявил, что «если Франция присоединится к Великобритании в создании РН, то конструкция второй ступени будет базироваться на французских опытных разработках».
В январе 1961 г. министр авиации побывал в ФРГ, Норвегии, Дании, Италии, Швейцарии и Швеции, а технические представители 14 европейских стран были приглашены в Англию для ознакомления с производством и испытаниями ракет Blue Streak.
Схема ракеты-носителя Black Arrow: 1 – спутник Prospero; 2 – головной обтекатель; 3 – РДТТ 3-й ступени; 4, 9 – баки горючего (керосин); 5, 10 – межбаковые приборные отсеки; 6,11– баки окислителя (перекись водорода); 7 – ЖРД Gamma-2 второй ступени; 8 – межступенчатый переходник; 12 – ЖРД Gamma-8 первой ступени
В то же время традиционная склонность англичан «не класть все яйца в одну корзину», а также опасение заметно отстать от новых лидеров (вперед уже активно пробивалась «вечная соперница» Франция) сподвигли Лондон предпринять попытку «самостоятельного» прорыва в космос в рамках проекта Black Arrow («Черная стрела»).
Первые проработки легкой спутниковой РН были проведены после завершения эскизного проектирования Black Knight. Выяснилось, что оснащение этой ракеты твердотопливными верхними ступенями, в принципе, позволяло вывести на орбиту ИСЗ массой 17–25 кг. Однако в начале 1960-х годов столь малая масса ПГ никого уже не устраивала. Начался поиск путей увеличения грузоподъемности носителя, основанный преимущественно на переборе вариантов имеющихся и перспективных ступеней и двигателей. Кроме того, «на бумаге» (а иногда, и на стенде) проверялась «экзотика» типа ЖРД на кислородно-водородном топливе.
Проработки выявили, что исходная ракета слишком мала, чтобы стать основой спутникового носителя. Были выпущены новые тактико-технические условия, предусматривающие возможность изменения конструкции Black Knight. Так появился проект Black Arrow с восьмикамерной модификацией ЖРД Gamma на 1-й ступени и двухкамерной – на 2-й. 3-ю – твердотопливную – ступень планировалось создать «с чистого листа», поскольку характеристики исходного ускорителя Cuckoo были недостаточны.
Несмотря на то, что проект в целом смотрелся неплохо, он постоянно подвергался критике: по своим характеристикам английская РН лишь приближалась к более простому и дешевому американскому «Скауту», который к тому времени уже интенсивно использовался, в том числе и в международных программах.
И еще: к моменту завершения эскизного проектирования Black Arrow характер и назначение ее ПГ не были четко обозначены. В этой связи проект РН развивался весьма причудливо: например, решено было делать первую ступень диаметром ровно 2 м, что кажется странным, поскольку все остальные размеры оставались «чисто британскими». Из-за этого Black Arrow приобрела «приземистый» вид[4]4
Как представляется, причиной такого решения стало стремление британских разработчиков предложить Black Arrow в качестве альтернативного варианта верхних ступеней общеевропейского носителя ELDO, который имел интерфейс диаметром 2,0 м под французскую вторую ступень Coralie. Если бы усилия европейской коалиции по созданию верхних ступеней закончились крахом, Black Arrow вполне могла «аккуратно пристроиться» на вершине Blue Streak!
[Закрыть].
Интересный нюанс: «добро» на разработку Black Arrow давала консервативная партия в конце своего срока правления. Лейбористская партия, пришедшая ей на смену, намеревалась отменить или, по крайней мере, критически пересмотреть реестр дорогостоящих правительственных программ. Black Arrow выглядела «жертвенной овечкой», но… была сохранена. Лейбористы опасались, что решение отменить этот проект будет выглядеть как «сожжение одного из немногих оставшихся технологических мостов в будущее».
Ракета Black Arrow на стенде в Хай-Дауне (Фото из архива Николаса Хилла (www.spaceuk.org))
Трехступенчатая РН Black Arrow была разработана фирмой Bristol Siddley Engines совместно с компанией Westland Aircraft. За разработку первой и второй ступеней отвечала фирма Saunders Roe, за третью – Bristol Aerojet, за ЖРД первой и второй ступеней – Bristol Siddley.
Согласно проекту, носитель имел длину 13,2 м, максимальный диаметр 2 м и стартовую массу 18,1 т. Ракета могла вывести спутник массой порядка 100 кг на полярную околоземную орбиту высотой 300 морских миль (556 км).
Топливо первой и второй ступеней – высококонцентрированная перекись водорода и керосин, соотношение окислитель/горючее 8,2:1.
На третьей ступени использовался специально разработанный РДТТ Waxwing на смесевом топливе, обладавший весьма высокими (для своего времени) удельными характеристиками. Двигатель и ПГ устанавливались на «вращающемся столе» второй ступени.
РН Black Arrow управлялась автопилотом, который удерживал ракету на программной траектории.
После того, как в первой ступени заканчивалось топливо, она отделялась с помощью специализированных РДТТ.
Головной обтекатель, закрывающий спутник, сбрасывался вскоре после включения ЖРД второй ступени.
По окончании работы ЖРД второй ступени ракета продолжала баллистический полет к апогею траектории. При этом программная ориентация поддерживалась газореактивной системой управления второй ступени. Как только носитель достигал апогея, включался «вращающийся стол». Затем срабатывали фиксаторы и пружины разделения, отпуская третью ступень в свободный полет. Задействовался РДТТ, и полезный груз разгонялся до орбитальной скорости.
Запускалась РН с модернизированного стартового стола ракеты Black Knight (Вумера).
В рамках программы Black Arrow разрабатывались спутники нескольких серий.
Первыми предполагалось запускать телеметрические контейнеры серии В, предназначенные в основном для контроля работы бортовых систем экспериментальных РН.
Поскольку при полете Black Arrow с аппаратом В1 включались двигатели только первых двух ступеней РН, на орбиту он не выводился.
Контейнер В2 (орбитальный, массой 85–90 кг) дополнительно был снабжен радиомаяком и источниками питания, рассчитанными на месяц работы. Предусматривалось также изготовление запасного аппарата ВЗ, аналогичного В2. Вместе с В2 и ВЗ при запусках экспериментальных РН – миссии R1 (конец 1969 г.) и R2 (начало 1970 г.) – на орбиту 350х1874 км и наклонением 80,4° предполагалось вывести опытные НАУЧНЫЕ спутники Х1 и Х2. Расчетная продолжительность работы этих ИСЗ – 3 года. По эволюции их орбит, в частности, надеялись выяснить причины сезонных изменений плотности атмосферы с максимумами в апреле и октябре и минимумами в январе и июле.
Экспериментальный КА ORBA (телеметрический контейнер В3 плюс спутник Х2) под головным обтекателем Black Arrow R2 (Фото из архива Николаса Хилла (www.spaceuk.org)
Спутник Х1 (Х2) представлял собой тонкостенную сферу из алюминиевого сплава диаметром 0,76 м и массой 12,7 кг. Корпус собирался из двух полусферических оболочек, разделенных изолирующим кольцом. Поверхность оболочек отполирована, а на Х1 еще и покрывалась слоем золота толщиной 5 мкм, который осаждался на никелевую подложку. С целью поддержания заданного температурного режима на наружную поверхность нанесены белые пятна. В центре масс размещен контейнер с радиомаяком (136 Мгц, 50 мВт) системы траекторных измерений и батареи питания. Антенной служит оболочка аппарата.
По мере отработки РН Black Arrow предполагалось начать запуски более сложных ИСЗ для проведения технологических экспериментов и научных исследований.
Спутник Х3, запуск которого намечался на 1971 г., планировалось вывести на близкую к полярной орбиту 480х1600 км. Расчетная масса спутника – 72 кг, высота корпуса 0,71 м, наибольший поперечный размер 1,14 м. Корпус имел форму 24-гранной призмы. На орбите ИСЗ должен был стабилизироваться вращением (последняя ступень РН вместе со спутником раскручивалась до 960 об/мин, затем скорость вращения ИСЗ снижалась до 200 об/мин).
На спутнике Х3 планировалось разместить:
– экранированные солнечные элементы (в т. ч. облегченные кремниевые и гибридные тонко– и толстопленочные);
– перспективные теплоотражающие краски и покрытия;
– приборы для измерения концентрации протонов и электронов по траектории полета ИСЗ;
– датчики метеорных частиц размером до 0,1 мм.
На спутнике Х4 предполагалось установить оборудование для контроля работы системы ориентации и стабилизации РН Black Arrow. ИСЗ Х5 (обозначаемый также как S1) планировалось оснастить электро-ракетным двигателем тягой 1,5 гс.
Сокращенная программа ЛКИ (три старта вместо пяти) предполагала, что попытка орбитального запуска должна быть предпринята уже во втором полете. Первый носитель – Black Arrow R0 – включал две реальные нижние ступени и макетную третью. Основной целью миссии R0 было испытание ЖРД Gamma-8 и Gamma-2 первой и второй ступеней соответственно. В следующем запуске (Black Arrow R1) предполагалось испытать третью ступень носителя и двигатель Waxwing, а также «попутно» вывести на орбиту «упрощенный» спутник Х1. Black Arrow R2 должна была стать первой ракетой, несущей полностью «рабочий» научно-исследовательский ИСЗ.
Проверка ступеней РН Black Arrow перед отправкой в Австралию
Запуск R0 планировался на январь 1968 г. Однако при стендовых испытаниях ЖРД Gamma возникли неполадки, требующие переделки двигателей. Проблемы были решены лишь к апрелю 1969 г., в результате носитель и стартовая команда прибыли в Австралию только к лету. 28 июня 1969 г. оглушительный рев двигателя Gamma-8 возвестил о том, что «Черная стрела» R0 поднялась в воздух. РН ушла по «короткой» северо-западной трассе, по которой ранее пускали высотные ракеты Black Knight.
Через несколько секунд траектория R0 стала скручиваться в спираль. Нерасчетные колебания привели к тому, что створки головного обтекателя и макетная третья ступень самопроизвольно отделились. На высоте 8 км поврежденный носитель опрокинулся и начал кувыркаться. Когда ракета снизилась ниже 3 км, офицер безопасности полигона разрушил R0: по его сигналу двуокись марганца была введена в баки перекиси водорода, и РН взорвалась.
Телеметрические данные с R0 позволили установить, что одна из четырех пар камер сгорания ЖРД Gamma-8 неоднократно перекладывалась взад-вперед во всем диапазоне перемещений. Это почти наверняка было вызвано потерей сигнала обратной связи – вероятно, в результате обрыва провода. Объединенный эффект этого ненормального перемещения и попыток его компенсации тремя другими парами камер привел к спиралеобразному движению РН после запуска.
4 марта 1970 г. ракета R1, которую ранее планировали для первой попытки орбитального запуска, но переделали под суборбитальную спецификацию, была запущена для повторения полетной программы R0. На сей раз носитель сработал превосходно. Запуску R2 с тремя «живыми» ступенями и спутником X2 был дан «зеленый свет».
Подготовка к старту ракеты-носителя Black Arrow R2 (Фото с сайта www.capcomespace.net)
У Великобритании наконец-то появился шанс стать шестой державой – после Советского Союза, Соединенных Штатов, Франции, Японии и Китая – достигшей орбиты собственными средствами.
РН взлетела 2 сентября 1970 г. и начала разгон по «длинной» северо-восточной трассе. Вдруг, после отделения первой ступени, двигатель Gamma-2 второй ступени стал терять тягу. Он выключился почти на 30 сек раньше, чем требовалось. Несмотря на это, R2 продолжила «выход на орбиту». Отделение второй ступени прошло без осложнений, и двигатель третьей ступени Waxwing запустился успешно. Однако этот РДТТ, сработавший безупречно, не смог компенсировать недостаток скорости.
Запуск Black Arrow R3 со спутником Prospero (Фото с сайта www.capcomespace.net)
Когда спутник Х2 отделился от третьей ступени, он двигался слишком медленно, чтобы остаться на орбите. Гравитация Земли победила – экспериментальный КА ORBA (телеметрический контейнер В-3 плюс спутник X2) упал в океан.
Комиссия, расследовавшая аварию РН в этой миссии, вскрыла дефект в системе наддува топливных баков второй ступени. В результате утечки, сжатого азота не хватило, чтобы поддержать давление в баке перекиси водорода, и ее расход упал. В свою очередь, это привело к уменьшению тяги ЖРД и, в конечном счете, к его преждевременному выключению.
Политики кабинета Ее Величества посчитали, что проект Black Arrow бесперспективен, и закрыли его в июле 1971 г., разрешив провести еще один – последний – запуск.
28 октября 1971 г. стартовала миссия R3 – Black Arrow с ИСЗ Prospero[5]5
Назван по имени персонажа драмы В.Шекспира «Буря».
[Закрыть]. Аппарат массой 160 фунтов (72,5 кг), стабилизируемый вращением и напоминающий по форме тыкву, был оснащен полным комплектом оборудования, предусмотренным для спутника Х3. Он успешно[6]6
По некоторым данным, после выхода на орбиту из РДТТ третьей ступени продолжалось истечение продуктов пиролиза теплоизоляционных материалов. В результате, ступень настигла ИСЗ и при столкновении повредила его…
[Закрыть] вышел на околополярную орбиту с параметрами:
– высота в перигее – 537 км;
– высота в апогее – 1593 км;
– наклонение – 82°;
– период обращения – 109 мин.
Спутник-дублер Х3 в «Музее Науки» (Лондон). Его предполагалось задействовать, если в оригинале будут обнаружены дефекты (Фото И.Афанасьева)
Первая удачная попытка запуска собственного спутника своими силами была, одновременно, последним стартом национальной РН: легкий трехступенчатый носитель, разработанный на базе исследовательской ракеты Black Knight, «победил и умер»…
